- •Экономики и менеджмента в химической промышленности
- •Введение
- •Общие указания
- •Задание на курсовую работу
- •Последовательность выполнения расчета тарельчатой ректификационной колонны непрерывного действия
- •1 Составление материального баланса колонны
- •1.1 Определение массовых расходов дистиллята и кубового остатка
- •1.2 Определение флегмового числа
- •2 Расчет диаметра ректификационной колонны
- •2.1 Определение среднего состава жидкости и пара
- •2.2 Определение средних молярных масс и плотностей пара
- •2.3 Определение скорости пара и диаметра колонны
- •3 Гидравлический расчет тарелок
- •3.1 Определение гидравлического сопротивления тарелки в верхней части колонны
- •3.2 Определение гидравлического сопротивления тарелки в нижней части колонны
- •4 Определение числа тарелок и высоты колонны
- •5 Тепловой расчет установки
- •5.1 Определение теплового потока в дефлегматоре-конденсаторе
- •5.2 Определение теплового потока в кубе-испарителе
- •5.3 Определение теплового потока в паровом подогревателе исходной смеси
- •5.4 Определение теплового потока в водяном холодильнике дистиллята
- •5.5 Определение теплового потока в водяном холодильнике кубового остатка
- •5.6 Определение расхода греющего пара
- •5.7 Определение расхода охлаждающей воды
- •Библиографический список
- •Приложение а
- •Приложение б
5 Тепловой расчет установки
5.1 Определение теплового потока в дефлегматоре-конденсаторе
При проведении тепловых расчетов все величины расходов (G) следует выразить в кг/с.
Тепловой поток, отдаваемый дистиллятом охлаждающей воде в дефлегматоре-конденсаторе (Qд), Вт вычисляется по уравнению
Qд GD(1 R)rD,
где rD – удельная теплота конденсации дистиллята, Дж/кг. При отсутствии справочных данных эту величину можно рассчитать по уравнению
rD (1 ωD)rA ωDrB,
где |
ωD – |
массовая доля легколетучего компонента (B) в дистилляте; |
rA и rB – |
удельные теплоты конденсации индивидуальных компонентов, Дж/кг при температуре кипения дистиллята [1–3], определяемой из диаграммы t–x, y* (рисунок 3) при x = xD. |
5.2 Определение теплового потока в кубе-испарителе
Тепловой поток, поступающий с греющим паром, в куб-испаритель (Qк), Вт находится по уравнению
Qк Qд GDcDtD GWcWtW GFcFtF Qпот,
где |
cD, cW, cF – |
удельные теплоемкости дистиллята, кубового остатка и жидкости питания, Дж/(кг·К) при температурах tD, tW и tF соответственно (рисунок 3); |
Qпот – |
потери тепла, Вт, оцениваемые как qпот (выраженные в долях) (таблица 1) от полезно затрачиваемой теплоты. |
Таким образом, можно записать
Qк (1 qпот)(Qд GDcDtD GWcWtW GFcFtF).
В тех случаях, когда не удается найти справочных данных о величинах теплоемкости, они могут быть рассчитаны по уравнению
|
c (1 ω)cA ωcB, |
(6) |
где |
c – |
удельные теплоемкости дистиллята (cD), кубового остатка (cW) или жидкости питания (cF) соответственно, Дж/(кг·К); |
cA и cB – |
удельные теплоемкости индивидуальных компонентов, Дж/(кг·К) при tD, tW или tF соответственно [1, 2]; |
|
ω – |
массовые доли легколетучего компонента в питании (ωF), дистилляте (ωD) и кубовом остатке (ωW) соответственно. |
5.3 Определение теплового потока в паровом подогревателе исходной смеси
Расход теплоты в подогревателе исходной смеси (Qп), Вт обусловлен необходимостью предварительного нагревания разделяемой смеси от начальной температуры (tн) до температуры кипения (tF). Если величину тепловых потерь в этом процессе принять равной 5% от полезно затрачиваемого тепла, то Qп можно рассчитать по уравнению
Qп 1,05GFcF(tF tн),
где |
cF – |
удельная теплоемкость исходной смеси, Дж/(кг·К) при средней температуре [уравнение (6)]; |
tн – |
начальная температура исходной смеси, которую можно принять равной 25°С. |
5.4 Определение теплового потока в водяном холодильнике дистиллята
Тепловой поток, отдаваемый охлаждающей воде в водяном холодильнике дистиллята (Qх.д), Вт определяется по уравнению
Qх.д GDcD(tD tк),
где |
cD – |
удельная теплоемкость дистиллята, Дж/(кг·К) при средней температуре [уравнение (6)]; |
tк – |
конечная температура охлаждаемого дистиллята, которую можно принять равной 25°С. |